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Photovoltaik-Wechselrichter

Was sind Photovoltaik-Wechselrichter

Entdecken Sie alle Merkmale von Photovoltaik-Wechselrichtern und wählen Sie mithilfe dieses Leitfadens den besten Wechselrichter für Ihr Projekt aus


Im weiten Spektrum der Solarenergie spielen Photovoltaik-Wechselrichter eine entscheidende Rolle und sind das Hauptbestandteil von Photovoltaikanlagen. In diesem Artikel werden wir die grundlegende Rolle von Wechselrichtern im Prozess der Solarstromerzeugung und ihre Notwendigkeit bei der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom im Detail untersuchen.

Am Ende dieses Artikels können Sie auch zwei kurze Videos sehen, die Ihnen zeigen, wie Sie mit einer Software zur Planung von Photovoltaikanlagen vorgehen können, um einen Wechselrichter auszuwählen und zu konfigurieren.

Photovoltaikanlage mit 3D-BIM-Modellierung

Photovoltaikanlage mit 3D-BIM-Modellierung

Was ist eine Photovoltaikanlage

Bevor wir über den Wechselrichter und all seine Eigenschaften sprechen, machen wir eine kurze Einführung in die Photovoltaikanlage.
Eine Photovoltaikanlage ist ein fortschrittliches elektrisches System, das eine unerschöpfliche Ressource wie die Sonne nutzt und hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt werden kann:

  1. Netzgekoppelte Anlagen
    • Integration mit herkömmlichen Wohn- oder Industriestromnetzen;
    • Alternativer oder kombinierter Einsatz mit dem Stromnetz, um den Energiebedarf des Endverbrauchers zu decken;
  2. Inselsysteme
    • Entwickelt mit Batteriesystemen, um die Kontinuität des Dienstes zu gewährleisten und die Energieversorgung auch während der Nachtstunden oder bei unzureichender Sonneneinstrahlung sicherzustellen.

Stromerzeugung aus einer Photovoltaikanlage

Ein Photovoltaikmodul enthält Solarzellen, die Sonnenenergie in Elektrizität umwandeln. Diese Zellen, die aus Halbleitern wie Silizium bestehen, bilden Solarmodule. Wenn sie Sonnenlicht absorbieren, setzen sie Elektronen frei, die die Grundlage für Elektrizität bilden. Die durch den Halbleiter bewegten Elektronen erzeugen ein Ladungsungleichgewicht, das ein batterieähnliches Spannungspotenzial erzeugt.

Hauptkomponenten einer Photovoltaikanlage

Die Photovoltaikanlage besteht aus folgenden Elementen:

  1. Photovoltaikmodule – erfassen Sonnenenergie zur Stromerzeugung;
  2. Tragstrukturen der Module – unterstützen und befestigen die Module am Dach und optimieren die Sonneneinstrahlung;
  3. Wechselrichter – wandelt den von den Modulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um, der von Wohn- oder Industrieanlagen genutzt werden kann. Es werden Schutzeinrichtungen verwendet, um die Anlagensicherheit zu gewährleisten;
  4. Elektrokabel – transportieren die Energie von der Anlage zu den Verbrauchern.

Zusätzliche Komponenten sind ebenfalls vorhanden:

  1. Überwachungssystem – ermöglicht die Fernüberwachung der Produktion, des Verbrauchs und des Status des Wechselrichters;
  2. Speicheranlage – innovatives System zur Verbesserung der Effizienz, ermöglicht die Speicherung der tagsüber erzeugten Energie für die Nutzung in Zeiten ohne Sonneneinstrahlung und maximiert die Eigenverbrauchsrate.

Photovoltaikanlagen integrieren neben der Erzeugung von nachhaltiger Energie auch zusätzliche Technologien, um die Leistung zu optimieren und innovative Lösungen im Bereich Energieerzeugung und -speicherung anzubieten.

Was ist ein Photovoltaik-Wechselrichter

Der Photovoltaik-Wechselrichter, auch als Solarwechselrichter bekannt, stellt eine unverzichtbare Komponente einer Photovoltaikanlage dar. Ohne ihn wäre der von den Solarmodulen erzeugte Strom intrinsisch inkompatibel mit dem häuslichen Stromnetz und den Geräten, die wir durch Eigenverbrauch mit Energie versorgen möchten.
Seine Hauptfunktion besteht darin, den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umzuwandeln, um ihn für den täglichen Gebrauch in unseren Häusern geeignet zu machen. Ohne diese Umwandlung wäre die erzeugte Energie im häuslichen Bereich nicht praktikabel.

Der Wechselrichter ist aber nicht nur ein Stromwandler; er ist viel mehr. Er optimiert die Gesamtenergieproduktion, indem er sicherstellt, dass die Photovoltaikanlage mit maximaler Effizienz arbeitet. Diese Optimierung maximiert nicht nur die Anlageneffizienz, sondern ermöglicht auch eine intelligentere Nutzung von Solarenergie, indem Verschwendung reduziert und die Leistung maximiert wird.

Darüber hinaus ist der Wechselrichter auch für die Erfüllung anderer sehr wichtiger Aspekte notwendig, wie:

  1. Optimierung der Energieproduktion: Diese Optimierung ist entscheidend, um die Gesamtleistung des Systems zu maximieren;
  2. Bereitstellung von integrierten Schutzvorrichtungen: Jeder Photovoltaik-Wechselrichter ist mit integrierten Schutzvorrichtungen ausgestattet. Diese Komponenten sind wesentlich, um die langfristige Sicherheit des gesamten Solarsystems bei Ausfällen oder Kurzschlüssen zu gewährleisten. Die Anwesenheit solcher Sicherheitsmechanismen ist entscheidend für den langfristigen Schutz des gesamten Systems;
  3. Funktion für erweiterte Überwachung: Der Photovoltaik-Wechselrichter ist nicht nur ein Wandler und Schutzgerät. Er übernimmt auch eine umfassende Überwachungsfunktion des Solarsystems. Dank dieser fortgeschrittenen Funktion können wir Fehler oder Fehlfunktionen in der Stromproduktion sofort erkennen und zeitnahe Maßnahmen ergreifen, um die Effizienz des Systems aufrechtzuerhalten.
Schema der Photovoltaikenergieproduktion

Schema der Photovoltaik – Energieerzeugung

Wie funktioniert ein Photovoltaik-Wechselrichter

Nachdem wir die grundlegenden Funktionen des Photovoltaik-Wechselrichters erläutert haben, betrachten wir nun genauer ihren Betriebsprozess und die Anforderungen für eine korrekte Installation.
Photovoltaik-Solarmodule wandeln Sonnenlicht in Elektrizität um, die aber als Gleichstrom für den häuslichen Gebrauch ungeeignet ist. Der Photovoltaik-Wechselrichter wird daher zum Protagonisten, da er für Solarsysteme unverzichtbar ist, indem er den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Dieser Prozess ermöglicht die Integration von Solarenergie in unsere Wohnungen.

Einige Schlüsselaspekte, die vor der Installation eines Photovoltaik-Wechselrichters berücksichtigt werden sollten, sind:

  1. Korrekte Funktion der häuslichen Stromkreise: Sicherstellen, dass die häuslichen Stromkreise in einwandfreiem Zustand sind, um eine effektive Integration des Wechselrichters zu gewährleisten;
  2. Optimale Platzierung des Photovoltaik-Wechselrichters: Der Standort des Wechselrichters ist entscheidend, um optimale Leistungen zu gewährleisten. Die Wahl des Ortes muss sorgfältig abgewogen werden;
  3. Elektrische Verbindungen zwischen Wechselrichter und häuslichem Schaltkasten: Eine korrekte Verbindung zwischen dem Wechselrichter und dem häuslichen Schaltkasten ist entscheidend, um eine sichere Energieverteilung zu gewährleisten;
  4. Angemessene Dimensionierung des Wechselrichters: Die korrekte Dimensionierung des Wechselrichters ist entscheidend, um sich an die spezifischen Anforderungen des Photovoltaiksystems anzupassen.

Um die Funktionsweise des Photovoltaik-Wechselrichters vollständig zu verstehen, ist es wichtig zu beachten, dass das häusliche Netz Wechselstrom mit spezifischen Parametern verwendet: 230 Volt und 50 Hz.

Die Funktionsweise des Wechselrichters kann mit einer Kombination aus einem Generator und einem Transformator verglichen werden, mit der Zugabe eines Schaltkreises, der Transistoren, Mosfets oder IGBTs umfasst. Komponenten wie Mikrocontroller, Oszillatoren und Verstärker sind entscheidend, um die Effizienz und Sicherheit bei der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom zu maximieren und Probleme wie Überspannungen und Kurzschlüsse zu verhindern.

Arten von Photovoltaik-Wechselrichtern

Lassen Sie uns die verschiedenen Arten und spezifischen Anwendungen jedes Modells weiter vertiefen.

Einfach- und Dreiphasen-Wechselrichter

  • Einfachphase: Geeignet für Einphasennetze, zeichnen sich durch zwei Anschlüsse (Phase und Neutral) aus. Ideal für mittelgroße Anlagen bis zu 6 kW;
  • Dreiphasen: Bestehen aus drei Phasen und Wechselströmen, eignen sich für größere Anlagen wie Industrie- oder Geschäftsanlagen. Ihr Einsatz im häuslichen Bereich ist seltener.

Arten von Wechselrichtern für netzgekoppelte Anlagen

  1. String-Wechselrichter:
    • Gängig und kostengünstig
    • Geeignet für Systeme ohne signifikanten Schattenwurf
    • Einfache Wartung
  2. Zentralwechselrichter:
    • Bevorzugt in großen Anlagen
    • Verbinden Module in Serie mit einem einzigen Wechselrichter
    • Beschränkungen bei Schatten, aber einfache Wartung
  3. Mikro-Wechselrichter:
    • An jedem einzelnen Panel installiert
    • Maximieren die Leistung jedes Moduls
    • Höhere Kosten, aber Vorteile bei Überwachung und Lebensdauer
  4. Hybrid-Wechselrichter:
    • Ähnlich wie herkömmliche String-Wechselrichter
    • Verwalten das Laden/Entladen von Batterien
    • Führen fortgeschrittene Technologien wie Smart-Wechselrichter

Wechselrichter für Inselanlagen

  • Verwendet in Anlagen, die vom Stromnetz isoliert sind
  • Ziehen Energie aus Batterien, um sie in Wechselstrom umzuwandeln
  • Ideal für Situationen ohne Stromanschluss, wie Berghütten oder Freizeitfahrzeuge

Photovoltaik-Wechselrichter mit 3 kW und 6 kW

  • Modelle für mittelgroße Anlagen erforderlich
  • Die Anzahl der anschließbaren Module hängt von der Leistung jedes Moduls und der Gesamtsystemspannung ab
  • Die Dimensionierung berücksichtigt Variablen wie verfügbaren Platz, Ausrichtung und Schatten

Bei jeder Wahl ist es entscheidend, nicht nur die Nennleistung des Wechselrichters zu berücksichtigen, sondern auch die spezifischen Anforderungen der Anlage.

 

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